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关键词:水利工程;渠道测量;地形测量;施工测量
引 言
农田水利建设是指为发展农业生产服务的水利事业。基本任务是通过水利工程技术措施,改变不利于农业生产发展的自然条件,为农业高产高效服务。农田水利建设就是通过兴修为农田服务的水利设施,包括灌溉、排水、除涝和防治盐、渍灾害等,建设旱涝保收、高产稳定的基本农田。
一、渠道测量
渠道是线状引水工程,它包括渠首、渠道、渡槽、倒虹吸、涵洞、节制分水闸等一系列配套建筑物。渠道测量要把这些建筑物的中心线位置和特征高程按一定的标准实测出来,为渠道设计提供充分的测量资料。
(1)中线测量
中线测量分为两步进行:①放线,把图纸上定线的各转向点间的直线测设到地面上,可将地面上的初测导线作为依据,或据图纸上定线的转向点坐标,预先在室内计算各线段的长度和转向角,在实地按计算数据定出中线。 ②中桩测设,在线路中线上测设百米桩、加桩、控制桩和曲线主点桩,它包括丈量线路的直线长度、详细测设曲线以及按规定要求设置中线桩。中线桩不仅表征线路中线在地面上的位置和离开线路起点的里程,而且是测绘线路纵横断面的依据。
(2)纵横断面测量
渠道纵横断面测量是测定道路中线及其附近地面的高低起伏形态,以便为道路的纵断面设计和土、石方工程量计算提供依据。
沿渠道中线的剖面称为渠道纵断面。根据渠道中线附近敷设的水准点,用水准仪施测中线上里程桩和加桩的地面高程,然后根据所测的高程和对应的里程桩号,以中线的水平距离为横轴,地面高程为纵轴并选择适当的比例绘制道路纵断面图,纵断面图表示了中线的地形变化和地面坡度陡缓情况。
沿渠道中线的垂线(或法线)方向剖面称为道路横断面。施测宽度一般要求比路幅宽度多10-20m,横断面测量包括定向测距,测地面高程,绘图等步骤。
渠道中线的垂线(或法线)方向可使用方向架、方向盘、经纬仪、全站仪等确定;水平距离可用皮尺丈量、视距测量、光电测距仪等方向测定;高差可用水准测量、三角高程测量等方法测定。最后根据所测的距离和高差,按1:200比例尺绘制横断面图表示横断面方向的地形变化和地面坡度陡缓情况。
(3)根据渠道现状导线图进行渠道测量
渠道上的闸、桥、涵等交建筑物称为其配套建筑物。渠道测量的技术要求应按《水利水电工程测量规范(规划设计阶段)》执行。渠道测量的内容主要包括:渠道及配套属建筑物平面位置的测定、渠道纵断面高程测量、渠道横断面高程测量等。
1)渠道及其配套建筑物平面位置的测定
主要是为了绘制渠道设计导线图,应当把其位置都精确的在渠道设计导线图中标出来。这项工作主要是使用GPS来完成的,主要测出渠道拐角和渠道拐点、始点、终点及其配套建筑物中心位置点的坐标,并在图纸上用适当的比例和图例明确表示出来。
2)渠道纵断面高程测量
渠道纵断面高程测量是利用间视法测量路线中心线上里程桩和曲线控制桩的地面高程,以便进行渠道纵向坡度、闸、桥、涵等的纵向位置的设计。为便于计算渠道长度、绘制纵断面图,沿渠道中心线从渠首或分水建筑物的中心,不论直线或曲线,均应用小木桩标定里程,这些木桩称为里程桩。木桩的间距一般为100m或50m,自上游向下游累积编号。这种按相等间隔设置的木桩称为整桩。在实际工作,遇到特殊情况应设加桩。
二、地形测量
地形测量指的是测绘地形图的作业。即对地球表面的地物、地形在水平面上的投影位置和高程进行测定,并按一定比例缩小,用符号和注记绘制成地形图的工作。地形图的测绘基本上采用航空摄影测量方法,利用航空像片主要在室内测图。但面积较小的或者工程建设需要的地形图,采用平板仪测量方法,在野外进行测图。地形测量包括控制测量和碎部测量
按所用仪器的不同,碎部测量主要有平板仪测图法、小平板仪和经纬仪联合测图法、经纬仪测绘法等。
(1)平板仪测图法
平板仪由平板和照准仪组成。平板又由测图板、基座和三脚架组成;照准仪由望远镜、竖直度盘、支柱和直尺构成。其作用同经纬仪的照准部相似,所不同的是沿直尺边在测图板上画方向线,以代替经纬仪的水平度盘读数。平板仪还有对中用的对点器,用以整平的水准器和定向用的长盒罗盘等附件。测图时,应用测图板上已展绘出的相应于地面控制点A、B的ɑ、b,在B点安置平板仪,以b为极点,按BA方向将平板仪定向,然后用望远镜照准碎部点C,通过b点的直尺边即为指向C点的方向线。再用视距测量的方法测定B点到C点的水平距离和C点的高程,按测图比例尺沿直尺边自b点截取相应长度,即得C点在图上的平面位置c,并在点旁记其高程,随后逐点逐站边测边绘,即可测绘出地形图。
(2)经纬仪测绘法
将经纬仪安置在控制点上,选一已知方向作为零方向,测定零方向至碎部点方向之间的水平角,同时用视距测量的方法测定水平距离和高程。在经纬仪旁安置测图板,用量角器和比例尺按极坐标法在测图板上定出碎部点的位置并注记高程。在现场边测边绘。如将观测数据带回室内绘图则称为经纬仪测记法。
在碎部测量过程中,控制点的密度一般不能完全满足施测碎部的需要,因此还要增设一定数量的测站点以施测碎部。
(3)小平板仪与经纬仪联合测图法
小平板仪与平板仪不同之处,主要在于照准设备。小平板仪的照准器由直尺和前、后觇板构成,直尺上附有水准器。测图时,将小平板仪安置在控制点上以确定控制点至碎部点的方向。在旁边安置经纬仪,用视距测量的方法测定至碎部点的水平距离和碎部点的高程,定出碎部点在图上的位置,并注记高程,边测边绘。若在平坦地区,可用水准仪代替经纬仪,碎部点的高程用水准测量的方法测定。
(4)GPS
我国GPS测绘技术起步较晚,GPS技术应用于农田水利工程测量是水利工程测量勘测的一项重大技术革命,其应用及开发的前景十分广阔。尤其是实时动态(RTK)定位技术在农田水利工程测量中蕴含着巨大的技术潜力。
三、水利工程施工测量
(1)土坝的控制测量
土坝是一种较为普遍的坝型。根据土料在坝体的分布及其结构的不同,其类型又有多种。
土坝的控制测量是根据基本网确定坝轴线,然后以坝轴线为依据布设坝身控制网以控制坝体细部的放样。
1)坝轴线的确定
对于中小型土坝的坝轴线,一般是由工程设计人员和勘测人员组成选线小组,深入现场进行实地踏勘,根据当地的地形、地质和建筑材料等条件,经过方案比较,直接在现场选定。
对于大型土坝以及与混凝土坝衔接的土质副坝,一般经过现场踏勘,图上规划等多次调查研究和方案比较,确定建坝位置,并在坝址地形图上结合枢纽的整体布置,将坝轴线标于地形图上,为了将图上设计好的坝轴线标定在实地上,一般可根据预先建立的施工控制网用角度交会法测设到地面上。
坝轴线的两端点在现场标定后,应用永久性标志标明。为了防止施工时端点被破坏,应将坝轴线的端点延长到两面山坡上。
2)坝身控制线的测设
坝身控制线一般要布设与坝轴线平行和垂直的一些控制线。这项工作需在清理基础前进行(如修筑围堰,在合拢后将水排尽,才能进行)。
平行于坝轴线的控制线可布设在坝顶上下游线、上下游坡面变化处、下游马道中线,也可按一定间隔布设(如10、20、30m等),以便控制坝体的填筑和进行收方。垂直于坝轴线的控制线,一般按50m、30m或20m的间距以里程来测设。
(2)隧道工程测量
隧道工程测量是在隧道工程的规划、勘测设计、施工建造和运营管理的各个阶段进行的测量。隧道工程平面控制测量的主要任务是测定各洞口控制点的平面位置,以便根据洞口控制点将设计方向导向地下,指引隧道开挖,并能按规定的精度进行贯通。因此,平面控制网中应包括隧道的洞口控制点。通常,平面控制测量有直接定线法、导线测量法、三角网法、GPS法等。
参考文献
[1]陈文昭;全球定位系统(GPS)在福清闽江调水工程中的应用[J];水利科技;1994年03期
关键词水利工程;渠道;配套建筑物;测量
中图分类号TV732.6文献标识码B文章编号 1007-5739(2011)03-0289-01
渠道是常见的水利工程,它包括一系列配套建筑物。渠道测量要把这些建筑物的中心线位置和特征高程按一定的标准实测出来,为渠道设计提供充分的测量资料。渠道测量是在地面上沿选定中心线及其两侧测出纵、横断面,并绘制成图,然后计算工程量,编制概算或预算,作为方案比较或施工的依据[1]。渠道工程的勘察放线,是与工程设计密切相关的。只有在现场放线位置合适、测量数据准确的基础上才能因地制宜地做出经济合理的工程设计。
1渠道现状(树形)导线图的绘制
首先由建设单位代表提供精确的可满足测量要求的渠道现状(树形)导线图;若无法提供,再考虑由建设单位代表提供渠道导线图的草图,根据草图再由测量人员会同三方(建设单位、测量、设计)共同完善渠道现状导线图。若无法提供草图,则由测量人员会同三方一起手持GPS测定出渠道现状导线图[2]。渠道现状导线图应明确标出渠道起点各个拐角、拐点及终点的位置,分水闸、节制闸、桥涵等渠道配套建筑物的位置,上、下级渠道关系名称等。如不同渠段的各种流量、节制闸、分水闸的流量,交通桥的荷载要求等。渠道测量的内容主要包括渠道纵断面高程测量、渠道横断面测量和配套建筑物平面位置的测定等3个部分。使用渠道现状导线图可以使渠道测量工作真正做到有的放矢、因地制宜,从而从根本上保证渠道测量的准确性。
2渠道纵断面高程测量
为了绘制渠道设计导线图,应当精确地把各拐点的位置在渠道设计导线图中标出来,这项工作主要使用GPS完成。主要测出渠道拐角和渠道弯点始点、终点及其配套建筑物中心位置点的坐标,并在图纸上用适当的比例和图例明确表示出来。渠道纵断面高程测量是利用间视法来测量路线中心线上里程桩和曲线控制桩的地面高程,以便进行渠道纵向坡度、闸、桥、涵等的纵向位置的设计[3]。沿渠道中心线从渠首或分水建筑物的中心,或筑堤的起点,不论直线或曲线,均应用小木桩标定里程,这些木桩称为里程桩。木桩的间距一般为100 m或50 m,自上游向下游累计编号,按相等间隔设置的木桩称为整桩。在实际工作中,遇到特殊情况应设加桩,整桩和加桩均属于里程桩。
2.1应设置加桩的情况
中心线上地形有显著起伏的地点;转弯圆曲线的起点、终点和必要的曲线桩;拟建或已建建筑物的位置;如河道、沟渠、闸、坝、桥、涵的交点;穿过铁路、公路和乡村干道的交点;中心线上及其两侧的居民地、工矿企业建筑物;由平地进入山地或峡谷处;设计断面变化的过渡段两端。为了注记地表中心线经过的主要建筑物,必要时要绘制路线草图或做出详细记录。
2.2纵断面测量时需要连带测定的数据及注意事项
一是渠首交上级渠道的桩号及交点处的坐标和渠底高程、水位高程;二是已建节制闸、分水闸应测出闸底、闸顶、闸前闸后水位高程,闸孔宽度和孔数;三是已建桥或渡槽应测出桥顶、桥底高程;桥面(路面)宽度和其跨度;四是已建涵洞或倒虹吸应测出其跨度和顶部高程;五是已建跌水或陡坡应测出其宽度、长度、落差和级数;六是渠道拐角、拐点处的中点坐标及高程;七是遇河沟、排渠、道路和渠道交角处的坐标及高程;八是渠道穿过铁路时应测出轨面高程,穿过公路时应测出路面高程,同时应测出道路宽度;九是渠道末端坐标,及其所灌溉的农田地面控制高程;十是如果大段的渠道,中心线在水内或者穿越居民点时,为便于测量工作,可以平行移开,选择辅助中心线;十一是沿线所留的BM点的高程和位置坐标,并应详细填写出点志记。
3渠道横断面高程测量
横断面图是确定渠道横向施工范围、计算土石方数量的必须资料。横断面地形点的精度,包括地形点对中心线桩的平面位置中误差。平地、丘陵地应±1.5 m,山地、高地应在 -2.0~2.0 m,地形点对邻近基本高程控制点的高程误差应在 -0.3~0.3 m。横断面测量的测设要求:一是中心线与河道、沟渠、道路等交叉时,应测出中心线与其交角。当交角在85~95°时,可只沿中心线施测1条所交渠、路的横断面;当交角小于85°或大于95°时,应垂直于所交渠、路和沿中心线方向各测1条断面。二是横断面通过居民地时,一侧测至居民地边缘,并注记村名,另一侧应适当延长。横断面遇到山坡时,一侧可测至山坡上1~2点,另一侧适当延长。三是横断面点密度,在平坦地区最大点距不得大于50 m。地形变化处应增加测点,提高横断面的精度。四是渠道放线测量应注意观察沿线的地形地貌、植被情况,并以桩号为准做好记录。新建渠道应察看是否穿越农田或林带、居民点等;老渠道应查看已建建筑物的使用状况,并应做好记录。并且注意查看渠道沿线是否有可供渠道施工用的道路、水源和料场。较重要的交叉建筑物还要测大比例尺地形图。
4测量成果提交
测量外业工作结束后,经过资料整理、数据计算、计算机绘图等内业工作后,最终应向设计人员提供测量成果。设计所需要的测量成果包括渠道导线图、渠道纵、横断面图及其软档文件,总之技术要求均应以满足设计需要为准。一是对渠道导线图的要求。应包括上下级渠道中心线(辅助中心线)、渠道拐角、拐点及渠道配套建筑物的中心点位置和坐标,渠道与河沟、排水渠、道路和上下级渠道的交角等坐标、高程实测数据;渠道及其配套建筑物名称;制图比例和指北针等。二是渠道纵断面图的要求。渠道纵断面图绘制要比例适当;标明已建或拟建渠道配套建筑物的主要特征高程、中心点的桩号;标明渠道沿线的BM点的位置坐标和高程;其他关键数据也应标出。三是对渠道横断面图的要求。渠道横断面图绘制要比例适当;横断面图上应标出渠道中心线的桩号、高程。四是对软档文件的要求。资料要全,包括渠道导线图、纵、横断面图,并有适当的使用说明,便于设计人员直接在软档文件上进行渠道和其配套建筑物的设计工作[4]。
5参考文献
[1] 刘吉元.渠道测量的工作步骤[J].现代农业科技,2010(17):263,261.
[2] 肖峰,张惠萍.GPS定位系统在渠道测量中的应用[J].科技创新导报,2010(12):66.
论文摘要:近年来的大规模水利工程建设以及对运行多年的病险水利工程的加固维修,大面积的扰动土地,加上强降雨的冲刷,将产生严重的水土流失。工程建设产生的水土流失量的监测尤为重要,它是水土保持措施布设的依据,也是防治效果完成情况的参照标准。对于占地范围大,施工周期长的项目通常采用径流池观测法和卡口站观测法测水土流失量。对于达不到以上要求的一般采用钢钎法和简易坡面量测法测水土流失量。本文利用钢钎法和简易坡面量测法测项目区的水土流失量,并对监测结果进行分析,得出的数据为今后的水保方案设计和验收提供依据。
1 概述
广东是南方水资源最为丰富的省份之一,近年来兴建了大量的水利工程。截止到2009年12月31日,广东省的有大中型水库334座,小型水库7036座。受当时条件所限,已修建的水利工程经过几十年的运行,普遍出现老化,病险问题突出,安全隐患大。从2003年开始大规模开展除险加固工程建设,许多加固工程也相继完成。这些工程的建设和维修加固过程中大面积的扰动地表,必定会产生水土流失,如何准确的测量出此类工程建设扰动地表产生的水土流失量对以后水土保持的实施起到了至关重要的作用。
广东省高州水库是广东省的大型病险水库之一,该水库由两个库区组成,之间由联通渠连接。工程扰动范围大,施工周期长,工程建设产生的水土流失影响范围广。本工程取土场多,弃渣场多,是水土流失的主要来源。因此,开展本工程水土保持监测工作,尤其是渣、料场水土保持监测工作是监测的重点。施工期采用钢钎法和简易坡面量测法测项目区水土流失量。植被恢复期采用土壤侵蚀分类分级标准,对项目区侵蚀强度采取定性分析,最终判断出工程水土保持措施是否落实到位,这就是水土流失量监测的最终目的。
2 监测方法
该工程监测方法主要采用调查监测法、地面定位观测法和巡查法。
(1)调查监测:调查监测是指定期采取全面调查的方式,通过现场实地勘测,采用GPS定位仪结合地形图、数码相机、测距仪、测高仪、标杆和尺子等工具,测定不同分区的的地表扰动不同类型的面积。
(2)地面定位监测:本工程主要使用钢钎法和简易坡面量测法。
钢钎法:在汛前,将直径0.5~1.0cm、长30cm的钢钎,根据坡面面积,按照横3行,竖4列的布局布设于监测区域,每条钢钎前后左右各相隔2m,样方面积为80m2。钢钎沿铅垂方向打入坡面,距坡面均留5cm,编号登记入册。在每次暴雨后和汛期终了,观测钉帽距地面高度,计算土壤侵蚀厚度(采用均值)和土壤侵蚀量。
简易坡面量测法:在开挖边坡和堆填边坡已经发生侵蚀的地方,通过选定样方,测定样方内侵蚀沟的数量和大小,以及样方坡面面积、初形成的坡度、坡长、地面组成物质等,并记录造成侵蚀沟的降雨,每次降雨或多次降雨后量测侵蚀沟的体积,从而得出各时段的沟蚀量,并通过沟蚀与水蚀的比例计算出流失量。
(3)巡查法:不定期地进行全线踏勘,若发现较大的流失现象或扰动类型的变化(如出现新堆渣、已堆渣消失、开挖面采取了措施等)及时监测记录。
3 监测点布设
监测点布设主要指长期定位监测点。根据广东省高州水库除险加固工程的特点和扰动地貌的土地类型划分结果,定位监测主要布设在弃土弃渣场平台和坡面、土料场、大型开挖面、挖方区域、填方区域以及相应的背景值观测点。
4 监测的实施情况
(1)监测前期:主要采用巡查、调查监测法。组建工作组,调查该工程地理位置、气候水文、地形地貌、土壤类型、原地貌各土地利用类型的面积、植物种类及覆盖度、项目区所属的水土流失类型区、水土流失形式、土壤侵蚀模数背景值。
(2)施工期:依据监测方案对项目区进行全线踏勘调查,选定典型地块设立水土流失观测场,对工程建设的水土流失及水土保持措施的拦渣保土状况进行定期定位观测;同时开展面上的调查、巡查监测,及时掌握工程建设过程中水土流失及其防治的动态变化情况,记录工程进展状况、损坏水保设施量、土石方量、弃渣量、水土流失量、流失强度,以及对周边地区生态环境的影响和危害情况。
(3)植被恢复期:采用样地调查及巡查等方法,监测项目区水土保持措施落实情况(数量和质量);工程措施的数量、完好程度和运行情况;植物措施的生长情况、成活率和覆盖度;各项防治措施的拦渣、保土效益等。
5 监测数据分析
利用钢钎法和简易坡面量测法测得广东省高州水库除险加固工程施工期共产生土壤流失总量为1.8万t,平均土壤侵蚀强度为8416t/km2.a。其中主体工程区产生的水土流失量为1.04万t,是土壤流失的主要来源,平均侵蚀强度为7266t/km2.a;其次是取土场区,水土流失量为0.56万t,平均侵蚀强度为12500t/km2.a;弃渣场产生的土壤流失为0.10万t,平均侵蚀强度为10800t/km2.a;施工(营)场地产生的水土流失量为0.05万t,平均侵蚀强度为4800t/km2.a;临时道路产生的水土流失量为0.04万t,平均侵蚀强度为8000t/km2.a。
植被恢复期,根据项目区的地形条件、植被覆盖率和降雨情况,对项目区地表类型进行分类,项目区的植被覆盖率为58.7%,其中建筑物及固化面积为24.96hm2,本区域不产生水土流失;平地面积为35.50hm2,本区域产生的水土流失为微度流失;坡度为5~8°的面积为12.33hm2,本区域产生轻度流失;坡度为8~15°的面积为5.05hm2,本区域产生轻度流失。项目区多年的平均降雨量为1938.8mm,施工期项目区的年平均降雨量为1787mm。根据植被覆盖率、地形条件和降雨量综合分析得出,植被恢复期的土壤侵蚀强度小于500t/km2.a。
施工期项目区水土流失量的监测通过采取桩钉法、简易坡面量测法对不同类型的施工工区进行了监测,批复的方案的防止责任范围是96.81hm2(扣除淹没区面积),预测的水土流失量为5.13万t,项目区的土壤侵蚀模数为52990t/km2.a,侵蚀强度属于剧烈侵蚀级别;实际监测的防治责任范围是77.84hm2,实测的水土流失量为1.8万t;施工期实测水土流失量比方案预测值减少了3.33万t。
植被恢复期项目区的土壤侵蚀强度低于500t/km2.a。监测结果表明,扰动后的项目区经过水土流失治理,项目区的水土保持布局更为合理,生态环境改善明显。
6 结论
(1)多数维修加固工程由于工期短或者是工程占地面积有限等因素,不具备径流小区和卡口站观测条件,所以简易观测法作为最直接和最直观的观测方法适用于绝大多数开发建设项目。其观测数据通过多次测量汇总后翔实的反应了项目区的水土流失情况。
(2)结合工程的监测方案、合理划分监测区域并布设监测点、选择科学的监测方法,做到多种方法相结合,以提高监测的时效性和准确性。采用了定期定位的监测方法,整个监测过程所记录、整理的数据及图文资料可真实、动态的反应出工程建设中水土流失变化状况、水土保持措施的实施和防治效果,为今后水保方案设计和工程水保验收提供依据。
(3)在监测过程中,采用了调查监测法、地面定位观测法和巡查法。多种方法同时使用,解决了监测点布设受制约的情况,综合分析多项测量结果,最终得到较为可靠的数据。
(4)从预测的侵蚀模数到实测的侵蚀模数到最终的植被恢复期的侵蚀模数,是一个陡降的过程。这个数据的变化过程可以看出本工程在施工期过程中实施了有效的水土保持措施,
参考文献
[1]宁建国,广东西南部地区开发建设项目土壤侵蚀强度监测方法探讨[J].中国水土保持,2006,11(3):32-34
[2]陈法扬.城市水土流失强度分级标准商榷.中国水土保持,1999(3):30,36
关键词GPS技术;水利工程;测量方法
中图分类号TV221文献标识码A文章编号1673-9671-(2012)041-0098-02
随着科技水平的快速发展,工程测量的技术也在不断提升,先进的测量设备和测量方法为水利测量工作带来了方便,大大提高了工作效率。GPS定位技术是以卫星为基础的无线电卫星导航系统,它具有全天候观测、定位精度高、观测时间短和操作便捷的优势,而且具有良好的抗干扰性和保密性,在水利工程测量中的应用越来越广泛。
GPS(Global Positioning System),即全球定位系统,该系统最早是美国军方联合研制出来的一种卫星导航定位系统。随着科技的不断发展,该技术已经从单纯的军用发展到了民间普及的程度。目前,大量的GPS导航仪出现在汽车标配中,有的手机甚至也有了GPS导航功能。此外,近年来,随着建筑测量行业的不断发展,GPS技术也开始大规模的应用在各类建筑测量项目中。GPS由于其技术特性决定的精度高、定位准、时间短、操作快等特点,迅速在测量领域占据非常重要的地位。
1GPS定位系统
1.1基本组成和原理
GPS是指在全球范围内进行实时定位、导航的系统,称为全球定位系统。GPS定位系统分为卫星组成的空间部分、监测控制和天线组成的地面部分以及GPS信号接收机三大部分。利用GPS定位卫星,必须具备监控平台、传输网络和GPS终端三个要素,这三个要素缺一不可。GPS定位的定位原理是将高速运动的工作卫星所处的瞬间位置作为已知的起算数据,采用空间距离后方交会的方法,确定待测点的位置。如下图所示,假设t时刻在地面待测点上安置GPS接收机,可以测定GPS信号到达接收机的时间t,再加上接收机所接收到的不同方向的卫星发射的其他数据可以确定以下四个方程式:
通过计算就能够确定待测点在三维空间上的位置。
1.2优势与发展现状
GPS卫星定位由于工作卫星分布均匀所以定位精度高,且能够全天候观测,定位系统还具有观测时间短、操作便捷的优点。在一个观测站点上如果需要连续较长时间观测,可以将观测的数据通过数据通讯传输到数据处理中心。为了让GPS定位技术更加广泛的应用到各个领域,目前正在向三个方面发展:一是导航系统的多系统并存,可以大大提高系统可用性,扩大应用领域;二是推广应用多元组合导航技术,主要是GPS与移动通信基站定位、航位推算技术等的组合应用;三是卫星导航与无线通信等其他高技术相结合,如GPS接收机嵌入到蜂窝电话、便携式PC、PDA和手表等电子产品中,从根本上促进了IT技术的整体发展。 由于GPS定位系统向全自动化方向发展,日趋智能化,并且定位仪器越来越轻便,所以为测量工作者带来了极大的方便。
2GPS定位技术在水利测量中的应用
2.1高程测量
GPS定位技术在高程测量中的应用,就是对地面上的测量点进行三维定位,通过对工作卫星发射出的电波信号分析解读之后,直接读出大地高再经过水准测量得出高程异差和正常高,并得到目标地点的三维坐标值。首先测量所有目标测量区域内观测点的大地高e,再通过水准测量方法测量出观测点的正常高d,利用计算式高程差异q=e-d就能够得出目标观测点的高程异差。这一系列操作依次完成之后,运用GPS水准高程测量方法联测区域网中公共点的正常高,求出公共点的高程异差后,运用数据拟合方法计算出目标测量区域内其他观测点的正常高。
2.2渠道管线测量
水利工程测量中另一个重要的组成部分是渠道管线测量,它具有线性放射分散分布的特点。渠道管线测量工作需要消耗大量人力物力,传统方式采用全站仪或者半站仪对渠道管线纵断面进行测量,地形地貌特征以及天气气候变化都会对测量工作带来较大的干扰,这也是传统测量方式测量精度差、效率低的原因。近几年来GPS技术不断提高和发展,应用也越来越广泛,在渠道管线的测量工作中也得到了普及。在渠道管线测量工作中运用GPS定位技术,可以实现全天候作业,不会受到天气及地形地貌等环境的影响,可以使工作效率得到提高。同时GPS定位技术可以弥补传统管线测量工作通视条件限制的缺陷,使测量工作不受限制。利用GPS定位技术只要有设计高程、转角等技术参数,就可以很直接的确定目标观测点。这种测量方式相比于传统测量方法大大提高了工作效率,减少工作人员数量和节约设备资源。
2.3变形观测和地形观测
在水利工程中,需要对水利建筑的地基、水库大坝及堤坝的位移、倾斜和沉降等变形情况进行监测。由于被观测的构筑物尺寸大,环境危险,所以需要较高的测量技术。传统测量方法中监测地基的沉降主要靠水准测量方法,利用三角测量的方法测量整体的倾斜和水平方向位移。GPS技术运用到变形观测中,可以在远离大坝的位置安置GPS接收机并选取几个基准点,同时在发生变形的区域内也安置GPS定位机并选取观测点,通过自动地不间断观测将数据传送到数据处理中心,经过计算后得到变形数据。而在水下地形观测工作中,传统测量方法同样遇到工作难度大的困扰。利用GPS技术可以很好解决这个问题,在测量水深之前在两个已知点安放GPS接收机,通过测得的数据计算出转化参数。然后对水下观测点进行定位观测,通过转化得到水下深度等数据,再利用相应软件得到水下地形图。
3定位技术在工程测量中的发展
3.1优势
在水利工程测量中应用GPS定位技术,可以使测量作业达到高效率、高精度且能实现自由选取基准点,与传统的测量定位方法相比较,具有以下优势:可以更灵活自由的选择水利工程测量控制网基准点,不要求各个基点之间相互通视,基点的位置和数目变化不会影响测量的精度。一次性将控制网准确定位,不会有误差的积累,提高了定位精度。在控制网上只是利用基准点来确定计算起点和起算方向,即使某一个基准点观测数据被破坏仍然不影响整个观测控制网。使用计算机对观测数据进行数据测定和分析能够避免人为因素导致的误差。
3.2注意问题
GPS定位技术在给水利工程测量带来便利的同时也存在着一些问题,GPS定位技术是计算机将信号接收机接收的信号进行处理后得到的观测点的坐标,所以信号接收是关键因素,如果信号接收受到干扰或被中断,将会使测量基准点的数据不准确或者接收不到数据,给测量工作带来误差。因此在水利工程测量中不能完全依赖GPS定位技术,也应该适当配合使用常规的测量仪器,例如水准仪、全站仪等,这样才能真正保障测量工作的高精度。另外,将GPS静态定位技术和动态定位技术相结合,可以提高水利工程平面控制测量的精确度。
3.3发展趋势
随着水利工程测量行业内硬件设施和软件技术的发展和提升,测量工作已经能够实现CAD绘图等功能,部分软件还将实现测量绘图数字化统一。尽量减少数据传送、输入、转抄等不必要的中间过程,实现测量、设计和施工及后期管理一体化,顺应水利工程“内作业与外作业一体化”的发展要求,是水利工程发展的关键因素。目前水利工程常规测量方法,选用了电子水准仪、电子全站仪等先进设备,但是仍然会受到工作环境的影响和条件的限制,而通过GPS静态定位方法进行总体控制网测量,并依此绘制纵横断面图或地形图非常便捷。所以引进GPS定位技术是最佳选择,具有广阔前景。
总而言之,将GPS技术应用到水利工程测量中,是水利工程测量工作的革命性突破,其高精度、全天候、无通视的优势大大提高了测量的精准度,而方便的操作流程也能够节省大量人力物力,提高了工作效率。随着GPS技术的不断改进,水利工程测量将更加广泛地运用定位技术及实时动态定位,更大程度地提高水利工程测量工作效率。
参考文献
[1]王志明.基于卫星定位技术的几种测量方式在实际应用中的分析与比较[J].西部资源,2011,03.
[2]张绪鹏,于凤琴.GPS拟合高程技术浅谈[J].山东水利,2005,01.
【关键词】水利工程; 测量管理; 问题; 建议
引言
当前,水利工程建设如火如茶,水利工程测量管理作为水利工程的重要组成部分,对控制水利工程质量至关重要。但是在实际工作中,往往由于各种主观因素或客观因素,对施工测量的精准性产生影响,给施工带来不必要的麻烦。
1 当前基层水利工程测量管理存在的问题
1.1 基层水利工程测量人才紧缺
乐安县有各类水利水电工程1444座,其中建成中型水库3座;小(一)型水库16座,总库容4084万立方米,设计灌溉面积8.4万亩;小(二)型水库123座,现已注册的119座,总库容3007.8万立方米,设计灌溉面积6.734万亩;山塘水库934座,总库容1935万立方米,设计灌溉面积1.2万亩;引水工程285处,设计灌溉面积3.065万亩;提水工程34处,设计灌溉面积1.516万亩;水力发电站49座,总装机34555千瓦,多年平均发电量10826万千瓦时;堤防工程25条,全长152公里,保护耕地面积5.85万亩,保护人口4.77万余人。当前,随着国家加大对水利工程建设的投入,全县有140座水库列入病险水库除险加固项目,农村安全饮水工程项目、中小河流治理项目,小农水重点县建设工程、水土保持坡耕地等项目陆续开工建设,而水利工程测量管理作为水利工程建设的重要组成部分,对控制水利工程质量至关重要。面临时间紧、任务重,乐安县水利工程测量技术人员严重紧缺,全县水利系统有在职干部105人,其中具有专业技术职称37人,正真懂工程测量的不到20人,而现有的工程测量技术人员大都是70、80年代从大、中专院校毕业分配到水利部门,如今大部分面临着退休,而该县近十年来只招聘到2名水利专业技术人员,其中1名因工作条件差,工资待遇低而转行,现在该县水利工程测量技术人员面临严重断层问题。
1.2 基层水利工程测量人员素质有待提高
人作为工程测量的直接操作者和仪器的使用者,在水利工程测量管理中发挥重要作用,由于人为因素造成的测量误差,是常见的问题之一。首先,水管单位根本没有专职测量人员,都是由其他专业的技术人员兼任。由于缺乏基本的理论知识与专业训练,他们往往不了解仪器的性能、操作方法等,无法保障测量的质量;其次,水利工程测量管理中使用的仪器多为精密仪器,而由于测量人员的专业水平有限,不能掌握正确的操作方法,降低了测量仪器的灵敏度与准确性;再次,测量工作贯穿于整个水利工程过程中,每个阶段的测量工作都与工程整体质量密不可分,在实际操作过程中,往往只注重检查工程的施工质量,却忽略了测量质量,造成测量人员也放松警惕,增加了测量误差的可能性。
1.3 测量仪器相对落后
在水利工程测量管理中,对测量仪器的要求较高。随着科学技术的进步,测量仪器也不断发展,高科技的测量仪器将提供更精准的数据。但是先进设备需要大量的资金投入,这对于一些水利施工企业来说,由于受到资金与观念的限制,没能及时引进高科技设备,造成设备的落后。目前,乐安县15个乡镇水务站没有一台工程测量仪器,县水利局也只有2台水准仪,测量仪器比较落后,与水利发展不相符。
2 加强基层水利工程测量管理的几点建议
2.1 加大基层水利工程测量管理技术人才引进力度
结合基层事业单位人事管理制度,完善用人机制,通过制定、完善政策,采取切实有效措施,调动水利人才队伍服务基层工作的积极性,稳定水利一线人才队伍。比如,对基层水利单位专业技术人员,评聘上一级专业技术职务同等条件下优先。通过实施专题项目,吸引、鼓励水利类高校毕业生等各类人才到基层就业服务。组织定期定向招聘,每年选拔一批高校毕业生到基层水利单位工作。加强督促检查,确保各项人才政策落实到位。
2.2 提高基层工程测量人员的综合素质
在水利工程的测量管理中,项目测量主观及测量人员是开展测量管理工作的重要组成;首先,强化对测量工作的管理责任、目标、制度、标准等,做好监督检查工作;其次,加强测量人员的继续教育和在职培训,组织测量人员参加技能培训,学习水利工程相关的测量规范、技术规范等,选拔合适的人选作为测量主管;再次,由测量主管加强对测量工作的管理,包括测量仪器的日常检查、年检、维护等,并及时向领导汇报工作。最后,加强测量人员的职业道德建设,提高他们的责任意识与吃苦耐劳精神,提高操作仪器的技术水平,确保工程测量质量与工作效率。
2.3 加大工程测量仪器的投入
目前,随着新技术、新测量仪器的发展与应用,给水利工程的测量管理工作带来全新挑战及更多发展空间。随着水利工程规模的日益加大,对施工技术的精度提出了更高要求。因此,在水利工程测量管理中,如果仍采用原有的测量方法与测量手段,必将影响工程的测量质量。水利工程管理者必须树立长远目标,与水利工程项目发展相结合,改善水利工程测量观念,积极引进先进仪器,以提高水利工程的测量质量,满足现代水利工程发展的高速、高质要求。因此,应加大基层工程测量仪器的投入,给基层水利管理部门配发一批在工程测量中应具备水准仪、经纬仪、全站仪、GPS等基本测量仪器,不断提高基层水利管理单位测量人员的技术水平与测量质量,确保基层水利工程整体发展。
参考文献
关键词: GPS技术水利工程测量应用
中图分类号:O434.19文献标识码:A文章编号:
引言
随着科技水平的发展,水利工程测量中,先进的测量方法和设备,生产力的提高不断地进入我们生产和生活中。GPS是以卫星为基础的无线电卫星导航系统,它具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的精密三维导航和定位功能,而且具有良好的抗干扰性和保密性,在水利工程测量中的应用越来越广泛。
1.GPS技术发展现状
全球定位系统GPS(Global Positioning System)是美国陆海空三军联合研制的卫星导航系统,具有全球性、全天候、连续性、实时性导航定位和定时功能,能为各类用户提供精密的3维坐标、速度和时间。单点导航定位与相对测地定位是GPS应用的两个方面;对常规测量而言相对测地定位是主要的应用方式。
相对测地定位是利用L1和L2载波相位观测值实现高精度测量。其原理是采用载波相位测量局域差分法:
在接收机之间求一次差,在接收机和卫星观测历元之间求二次差,通过两次差分计算解算出待定基线的长度;求解整周模糊度是其关键技术,根据算法模型,设计了静态、快速静态以及RTK等作业模式。静态作业模式主要用于地壳变形观测、国家大地测量、大坝变形观测等高精度测量;快速静态测量以其高效的作业效率与厘米级精度广泛应用于一般的水利工程测量;而RTK测量以其快速实时,厘米级精度等特点广泛应用于数据采集(如碎部测量)与工程放样中。RTK技术代表着GPS相对测地定位应用的主流。
GPS测地型接收设备是实现测地定位的基本条件,接收机有单频与双频之分,双频机能以L2观测值修正电离层折射影响,最适宜于中、长基线(大于20 km)测量,具有快速静态测量的功能,可升级为RTK功能;单频机适宜于小于20 km的短基线测量,对于一般水利工程测量具有良好的性能价格比。RTK系统由GPS接收设备、无线电通讯设备、电子手簿及配套设备组成,整套设备在轻量化、操作简便性、实时可靠性、厘米级精度等方面的特点,完全可以满足数据采集和水利工程放样的要求。鉴于GPS系统在轨卫星数有限,在对空通视受遮挡的条件下,不能保证正常解算,影响定位的精度和可靠性。实践表明,单频GPS系统由于多环境的制约,存在着很大的局限性。这种全天候、全地域、高精度的系统为用户提供了更为完善的接收设备,双星座系统的接收设备实现了GPS接收设备的新水平。
2.GPS技术在水利工程测量中的应用前景
随着我国国民经济的快速增长的西部大开发的实施,我省的水利工程建设迎来前所末有的发展机遇,这就对勘测设计提出了更高的要求。随着水利工程勘测设计行业软件技术和硬件设备的发展,水利工程勘测设计已实现CAD化,有些软件本身还要求提供地面数字化测绘产品的支持;建立勘测、设计、施工、后期管理一体化的数据链,减少数据转抄、输入等中间环节,是水利工程勘测设计内外业一体化的要求,也是影响水利勘测设计技术发展的瓶颈所在。目前水利工程勘测中虽已采用电子全站仪和电子水准仪等先进仪器设备,但常规测量方法受横向通视和作业条件的限制,作业强度大,且效率低,大大延长了设计周期。勘测技术的进步在于设备引进和技术改造,在目前的技术条件下引入GPS技术应当是首选。
当前,用GPS静态或快速静态方法建立沿线总体控制测量,为勘测阶段测绘带状地形图,路线平面、纵面测量提供依据;在水利工程施工阶段为闸门、渠道、堤坝建立施工控制网,这仅仅是GPS在水利工程测量中应用的初级阶段,其实,水利工程测量的技术潜力蕴于RTK(实时动态定位)技术的应用之中, RTK技术在水利工程中的应用,有着非常广阔的前景。下面就RTK技术在水利勘测中的应用作简单的介绍。
3.GPS测量在水利工程中的应用方式
3.1常规静态测量这种模式采用2台(或2台以上)GPS接收机,分别安置在1条或数条基线的两端,同步观测4颗以上卫星,每时段根据基线长度和测量等级观测45分钟以上的时间。这种模式一般可以达到5mm+1ppm的相对定位精度。常规静态测量常用于建立全球性或国家级大地控制网,建立地壳运动监测网、建立长距离检校基线、进行岛屿与大陆联测、钻井定位及精密工程控制网建立等。
3.2快速静态测量这种模式是在一个已知测站上安置l台GPS接收机作为基准站,连续跟踪所有可见卫星。移动站接收机依次到各待测测站,每测站观测数分钟。这种模式常用于控制网的建立及其加密、工程测量、地籍测量等。需要注意的是这种方法要求在观测时段内确保有5颗以上卫星可供观测;流动点与基准点相距应不超过20km。
3.3准动态测量这种模式是在一个已知测站上安置1台GPS接收机作为基准站,连续跟踪所有可见卫星。移动站接收机在进行初始化后依次到各待测测站,每测站观测几个历元数据。这种方法不同于快速静态,除了观测时间不一样外,它要求移动站在搬站过程中不能失锁,并且需要先在已知点或用其它方式进行初始化(采用有OTF功能的软件处理时例外)。
这种模式可用于开阔地区的加密控制测量、工程定位及碎部测量、剖面测量及线路测量等。需要注意的是这种方法要求在观测时段内确保有5颗以上卫星可供观测;流动点与基准点相距应不超过20km。
另外,有一种连续动态测量,也属于这种模式。这种测量是在一个基准点安置接收机连续跟踪所有可见卫星。流动接收机在初始化后开始连续运动,并按指定的时间间隔自动记录数据。这种方法常用于精密测定运动目标的轨迹、测定道路的中心线、剖面测量、航道测量等。
3.4实时动态侧量前面讲述的测量方法都是在采集完数据后用特定的后处理软件进行处理,然后才能得到精度较高的测量结果。而实时动态测量则是实时得到高精度的测量结果。主要包括两方面的内容。
一是运载器的导航,GPS能对它所在的空中、地面或海洋上处于运动状态的载体的点位、速度、加速度、姿态等等一一加以实时确定,这些构成GPS导航的主要内容。
二是运载器的测控,GPS将这些空中、地面和海洋上载体的点位、速度、加速度、姿态等信息反馈给载体的控制中心,则构成对载体的测控。
这种模式具体方法是:在一个已知测站上架设GPS基准站接收机和数据链,连续跟踪所有可视GPS卫星信号,并通过数据链向流动站发送数据。流动站接收机通过流动站数据链接收基准站发射来的数据,并在机进行处理,从而实时得到流动站的高精度位置。
4.结束语
GPS在水利工程勘测中的应用,对水利工程勘测手段和作业方法产生了革命性的变革,极大地提高了勘测精度和勘测效率,特别是实时动态定位(RTK)技术将在水利工程勘测、施工和堤坝监测以及管理方面有着广阔的应用前景。
参考文献:
1.徐绍铨,张华海,杨志强,等.GPS测量原理及应用(修订版)[M].武汉:武汉大学出版社.2003.
关键词:GPS;渠道;测量;GPS-RTK;高程测量
中图分类号:TV732.6文献标识码: A
一、GPS技术概述及其在水利工程测量中发展现状
现如今水利工程测量已经受到越来越多的重视,寻求好的测量方法和测量技术也成为人们重点关注的对象。随着社会的发展,各种测量方法和测量设备也不断的被发现,GPS技术也就是在不断的发展中出现的。GPS技术在水利工程测量中,以其高效率,低成本,高精度,不需要通视等特点受到人们的欢迎。在水利工程测量中得到不断的应用。
GPS其中文全称为全球卫星定位系统(Global Positioning System),它是无线式导航系统,其系统基础为已经发射的地球卫星。我国测量采用的是美国发射的24颗导航卫星。通过测量地面三维坐标来实现导航或者定位。
随着经济的发展,我国水利工程测量面临前所未有的机遇和挑战,而GPS测量技术以其众多的优势在水利工程测量中得到了越来越多的应用。水利工程中可用GPS静态或者快速静态方法建立沿线总体控制测量;同时GPS技术在水利工程施工阶段可以闸门、渠道、堤坝建立施工控制。更高一级的应用是在水利工程测量中采用RTK技术,即所谓的实时动态定位技术。它将在水利工程测量中具有更加广阔的应用前景。
二、GPS-RTK的定位测量原理
(一)GPS—RTK定位原理
GPS—RTK测量是近几年刚刚兴起的一种新定位技术,不仅能够全天候、无通视的进行定位,而且测量比较快速,操作十分简便,和传统的测量方式相比,使用的范围、精度等都有了显著提高。GPS-RTK的定位原理为:基准站将测量到的载波相位观测值、基准站的坐标以及伪距观测值等通过无线电传送到流动站中,流动站利用无线电来接受信号,并将载波相位观测值等进行差分处理,从而计算出基准站和流动站坐标之间的差值,利用x、Y、H来计算出流动站的具体坐标,最终实现定位。
(二)GPS-RTK测量原理
静态测量指利用两台或两台以上的GPS接收机来进行同步观测,并对观测得到的数据进行处理,能够得到两个测量站之间精密的WPS-84基线向量,通过平差、转换等处理方法,最终得到测量点的具体坐标。相对来讲,静态测量并不具备流动性和实时性,因此要利用RTK定位技术,来辅助GPS静态测量,从而实现精密的、实时的动态测量。动态测量,即在两个GPS接收机之间,加入一套无线电数字通讯系统,通过此系统,来将两个相对独立的GPS接收系统连接成为一个有机整体。基准站利用电台,将观测到的数据和信息传送到流动站中,流动站再进行处理,也就是上文所述的定位原理。总之,利用GPS—RTK技术进行定位测量,不仅仅需要数据的传输技术,同时也必须要有强大的数据处理技术和能力。
三、GPS技术在渠道工程测量中的应用
渠道属于线状的导水工程,它包含一系列的相关建筑物,比如古代引水工程、渠道、倒虹吸、水渠、节制闸、涵洞、水闸等。渠道工程测量的目的是将建筑的中心位置和高度进行标注,从而为渠道工程的设计和施工提供丰富的数据资源。而GPS-RTK技术以其测量的准确性、设备的轻便性、方便性在渠道工程测量中得到了广泛的应用。GPS技术用于渠道测量的要点如下:
(一)渠道设计导线图的绘制
出具渠道现状导线图
在渠道工程的具体测量中,得到工程方出具的精确的、满足测量要求的渠
道现状(树形)导线图是首要的步骤,可以根据这个导线图来绘制完整的渠道现状导线图。如果工程方代表不能出具该图,应设法取得建设单位出具的渠道导线图的基本草图,利用草图来完成现状导线图。若再没有草图,那就需要测量人员利用GPS设备来进行实地的测量,再绘制出导线图。
测量出关键点
利用GPS设备完成渠道设计导线图,首先需要测量出渠道及配套建筑物的一
些关键点,包括渠道的拐角和渠道拐点,渠道的起点以及终点,还包括桥梁、涵洞的中心点坐标。以此来准确确定出渠道及其附属建筑物的平面位置,从而将这些位置精确的标注到渠道设计导线图里。
GPS定位方法的选择
当前GPS的定位方法主要有静态、快速静态、半动态(含伪动态)、动态、
快速动态(含完全实时)等。从定位的结果来划分则主要分为差分型和非差分型两类。差分型是测定结果由联测测站间的相对位置构成的一种类型,非差分型给出的则是测站的绝对坐标。无论采用哪一种方法,都需首先考虑一定的对抗SA的策略。
(二)渠道纵断面高程的测量
渠道工程中除了要进行定位,还需进行高程测量,也同样采取GPS技术进行纵断面高程的测量。总的做法是测出路线中心线上里程桩和曲线控制桩的地面高程,这一步可通过间视法完成。测出里程桩和曲线控制桩的地面高程,才可以实现对渠道纵向坡度、以及闸口、桥梁、涵洞的纵向设计。
一般情况下,对于渠道的中心线,不管其形状如何,都可统一采用小木桩进行里程的标定,即里程桩。这样便于渠道长度的计算机纵断面图的绘制。小木桩之间的间隔一般采用的是50m或100m的标准。但在实际的测量中,经常会遇到一些特殊情况,所以要进行加桩,以提高测量的准确性。需要特别引起注意的是,GPS测定的高程是相对于WGS-84参考椭球面的大地高,而我国通常的高程系统采用的的则是似大地水准面的正高或正常高。
这样一来,就需要将GPS测得的大地高差转化为正常高差,以减少GPS野外工作产生的误差。
(三)GPS-RTK技术在渠道测量工程中的应用
由于GPS的应用比较灵活,因此在进行河道带状图或是渠道纵横断面的测量时,还可以通过实时GPS进行动态测量。此方法在测量时,不仅能够实时的得到测点精度,而且也不需要定位之间实现相互通视,在到达定位精度之后,便可以停止观测,从而沿着河道和渠线进行布置,让RTK技术能够方便、快捷的完成建站。RTK能够实时得到所在位置空间的三维坐标,能够直接进行地形、地物的采集,能够对纵横断面中的各个点位、坐标进行采集,并通过自动数据储存和处理系统,来将其进行编号编码,通过计算机后处理之后,实现输入和输出,还能够绘制出带状地图、河道纵断面图、各个桩号的横断面图等 这样一来,不仅能够减轻人员的劳动强度,同时也大大提升了工作效率。GPS-RTK技术的测量要点如下:
1、内业处理
和一般的GPS—RTK技术使用相同,在外部作业开始之前,先要进行室内坐标和控制点的输入。要先在室内将需要测量的纵横断面设计坐标以及需要使用到的控制点坐标输入到手薄中。为了能够保证流动站和测量区内都接收到信号,要将接收站的基准站设置在测量区域的中部位置中。同时,要在东南西北四个方向选择9个已有、已知的坐标以及高程,来进行坐标参数的转换,让各个坐标位置都精确可靠。另外,要联测两个四级点,来作为检核,保证点位的平面、高程精度差小于2cm。
2、测量放线
在进行纵断面的测量过程中,要先根据手薄中输入的改正坐标来放出中心线,并要对放样点的高程进行测量,然后根据实际情况,在中心线处继续加密高程点,在需要横断面测量的位置中进行横断面高程点的测量,为后续纵断面垂直方向的测量提供方便。另外,由于测区多为平原地区,或是比较开阔的地区,因此GPS接收机的信号不足为虑,能够在1~2S的时间内接收到固定解,在走路的过程中,就能够完成放样和采点的工作。对于一些信号较差的地区,则要采用增加历元数量或是多次初始化、利用多个单独历元进行采集的方法来提高定位测量的精确度。
结语
综上,GPS测量技术优点明显,应用显著。通过GPS测量技术在水利工程渠道测量工程中的应用,充分掌握了GPS测量技术的应用过程和方法,为以后GPS的更广泛应用奠定了基础。这需要强调的一点是,在利用GPS技术进行水利工程测量的时候,要特别注意测量结果的精确度和实用性,这是采用GPS技术测量的关键所在。
参考文献
[1]肖峰.GPS定位系统在渠道测量中的应用[J].科技创新导报,2010.8.
[2]孟苏菊.GPS水准测量方法的探讨[J].甘肃冶金,2005.4.
关键词:水利工程;测量;技术应用;测量放样
中图分类号: TV 文献标识码: A 文章编号:
引言
目前,水利工程测量在工程建设中的作用越来越重要,寻求好的测量方法和测量技术成为专业人员重点关注的事情。随着社会的发展,各种测量方法和测量设备不断推陈出新,各种测量新技术应运而生。这些技术在水利工程测量中,以其高效率、低成本、高精度等特点受到人们的欢迎。在水利工程测量中得到广泛应用。
1、水利工程测量的主要工作
水利工程主要项目有土方开挖、坝体堆石、土工布、浆砌石工程、混凝土工程等。对于大坝施工测量主要分为以下几个阶段:大坝轴线的定位与测设,坝身平面控制测量,坝身高程控制测量,坝身的细部放样测量和溢洪道测设等内容。以下将针对水利工程各道工序施工实施中,施工测量的具体实施措施而展开探讨。对于水利工程中标后,立即组织测量人员,在工程施工实施前,首先按监理单位以书面形式提供的平面控制网点和高程控制网点,建立工程施工使用的平面控制网和高程控制网。
2、河道水文测量传统方法存在的缺陷
河道测量是以河道治理和水量调度为应用目的,涉及测量及描述水下泥表面及相邻地带的物理特性的应用科学。长期以来,河道水文测量常利用六分仪、经纬仪、水准仪测定,这些传统的测量方法,不仅测量周期长、精度低,而且劳动强度大、测量标志耗费大,不能满足河道动态监测及河流治理、防洪减灾的需要。河道水下地形测量及容积、冲淤量的计算是水文测量的基础业务之一,及时了解河道变化及冲淤变化资料,为水资源合理调度、泥沙有效控制、防洪减灾正确决策、灌溉和发电等各项科学管理工作提供基本依据。
3、水利工程施工测量技术应用
3.1利用遥感图像获取所需河道水文信息
以遥感手段获得的河道信息通过信息提取产生需要的专题图像,通过计算机的图像校正、图像增强、图像分类、图像变换及图像数据结构的转换,将遥感信息作为信息源提供给GIS。在对遥感图像进行判读解译和相关分析之前,必须首先对遥感图像进行投影变换和几何纠正处理。为保证遥感图像与地形图保持地理几何位置的一致性,须对遥感影像进行相应的投影变换,最后将图像处理结果转换成GIS能够接受的数据格式。充分利用图形资料(尤其是电子地图,对非电子形式的图形资料要进行数字化,建立起矢量图形库)和图像资料,以便提取高程数据以建立数字高程模型(DEM),以及对遥感图像进行几何配准和校正。产生数字高程模型后,就可以利用GIS软件提供的地形分析功能进行等高线计算、水面面积和体积计算、冲淤量计算、坡度坡向的分析和计算等。
3.2遥感动态监测
遥感动态监测就是对同一区域运用不同时相的遥感图像,以获得区域变化的遥感影像。动态变化监测已成为遥感应用的一个主要方面,多时相、多种类型的传感器对同一地区进行定期或不定期的资源与环境调查,能及时、准确、宏观地反映客观情况。以多时相遥感影像为数据源,通过重点分析最佳组合波段的选择和水体信息特征提取的图像处理方法,为遥感技术在水环境方面的研究提供一定的理论依据。同时,利用数字遥感技术实现随时间变化的水域动态监测和枯水期、丰水期的水域变化的动态监测,为防洪、抗洪、水资源合理调度、河道规划治理工作提供科学依据。
3.3水深遥感冲淤变化分析
水深遥感是利用可见光在水体内的穿透能力,通过飞机、卫星等遥感平台,利用辐射计、摄影机等遥感设备,将水下一定深度范围内的立体单元信息按照一定的规则采集下来,再通过信息处理软件分离出可见光空透的水体厚度信息,即可获得水深。利用入水辐射强度与水深、水体浑浊度之间的关系,通过测定、处理辐射强度来量测水深。在研究河床冲淤时,常常因实测资料遗缺无法进行系统分析和比较。遥感信息获取便捷,水深遥感研究已取得初步成果,因此在缺乏某一阶段实测资料的情况下,可利用历史阶段遥感资料推求出水深,从而实现冲淤分析的目的。考虑到用某一时相遥感资料所得水深精度较实测地形精度差。用实测地形与遥感所得地形直接产生河床冲淤值,误差会很大。而用两个时相遥感水深计算河床冲淤能满足分析精度的要求。
4、水利工程施工测量放样
4.1利用全站仪进行测量的测量放样技术,依据工程的地形特点,在进水闸右侧的3层高程处进行水平控制网以及平面控制网的布设,使3层中每层都至少有1个是在闸附近,以便于施工放样工作的开展,后视点选择的要相对远些,保证后视点上的测量精度。将浇築层的仓高设置在2.8m,对于每个浇築层的层仓闸室混凝土都要进行一次测量放样;在放样轮廓线的过程中,在实际线内10~20cm处放样起点,当线长每加长10m就要增设放样点,在闸槽中心等特殊位置上合理增设放样点;将放样点用水泥钉定在刚刚浇筑的混凝土上,并用红色做好标记,便于立模工作的进行。每次的测量放样都要在测量控制网上进行,然后进行轮廓线点的重新放样;测量放样在每次进行的过程中不可以采用之前使用过的放样点,但要检查上一次的施工浇筑误差,并将施工误差及时反馈给施工人员,严格限制施工浇筑中的跑模误差,要将跑模误差控制在<2cm,采用该种测量放样方法17次,对于施工线长度达48m的闸室的施工即可顺利完成,且能很好地保证测量误差都在规范要求之内。
4.2在开展土石方明挖工程施工作业之前,要参照设计方案相关要求,把加密后的测量控制点选作基点,就土石方明挖的开口线实施测量放样,进行相应标志杆的埋设工作。对于平面点位的测量放样,要科学的参照测量现场的条件,选定全站仪并采用坐标法、后方交会法以及边角后方交会法等施工测量方法,进行网点分布情况以及仪器条件的控制,对于高层测量放样可以选择光电测距的三角高程的测量方式。相比相近的基本控制点上的的测量精度而言,就主体工程内基础轮廓点的开挖放样,其点位相应的的高程中误差、点位的平面中误差都要将其严格限定在50~100mm的范围之内。就覆盖层边坡的施工开挖过程,对于剖面图测量间距,可将其在5~10m范围之内,依据实际情况进行合理地选择;测量人员要及时检查并复核边线以及坡度,对于常见的超挖或欠挖现象进行严格控制,尽量避免两类现象出现。就石方开挖期间的每次钻爆,要在钻爆开始之前进行相应的测量放样,然后才开始进行土方施工,将每层的开挖放样点之间的间距设置在2~3m的范围内,对于特殊的部位要根据结构图实施重点放样。在开挖钻爆工作结束之后要进行清基工作,对实施清基操作之后的基面开展超挖及欠挖测量,如果存在欠挖现象,要对基面实施相应的处理,使基面满足设计线的相关标准。
4.3在水利工程的施工测量中,会根据工程的实际进行帷幕灌浆工程以及高压旋喷等工程的测量放样。就某些水利工程建设的实际开展状况而言,要依据施工设计图纸上的相关要求,进行单排空帷幕灌浆的操作,在帷幕灌浆的轴线以上下游1m处要进行测量定位,在双排孔帷幕灌浆处偏离帷幕灌浆的轴线以上下游1m处也要进行相应的定位测量,并对这两处进行统一编号。在水利工程的实际开展过程中,测量定位的要求是帷幕灌浆的开孔孔位和设计图纸中相应的孔位的位置之间的测量误差维持在10cm的范围之内。依据施工设计图纸上的相关要求,以及水利工程开展前所做的相关实验,参照相关参数要求,在高压旋喷灌浆轴线位置实施相关定位测量,对于高压旋喷灌浆相应的轴线,要根据图纸实施桩号的统一确立,就钻孔空位实施定位工作,孔位中心的最大偏差允许值为5cm。
结束语
随着水利工程建设规模的扩大和各项施工技术的不断完善,在水利工程的施工测量中,测量技术较多,这就要求施工测量人员要分析水利工程建设环境与地貌地质特点,采用科学合理的施工测量技术,全面提高测量的精度,从而保证水利工程后期建设施工的顺利开展。
参考文献
本文为以水利工程建设中的测量技术作为研究对象,对河流带状图和断面图的测量做了较详细的阐述。
关键词:水利工程带状图断面测量
中图分类号:TV 文献标识码:A 文章编号:
一河流带状图的测绘
带状地形图是指狭长地带的地形图,带状宽度100-300m,常用于铁路、公路、运河等线形工程的初步设计和纸上定线。可以沿着路线进行带状的地形测绘。或者在已有的地图上展绘中线,再到现场进行补测。带状地形图比例尺一般为1:5000,地形复杂地段为1:2000或者1:1000。
河流带状图的测量一般运用GPS来坐控制,RTK进行碎步测量,高程传递则利用水准测量来完成。沿线路可能的方向敷设导线点和水准点作为平面和高程的图根控制,按一般地形图测绘的方法和技术要求进行带状地形图测绘。
二 河道横断面图的测绘
横断面测量的任务是测定横断面上地面变化点的位置及河底变化情况。现将测量方法分述如下:
1 断面方向的测定
横断面的方向一般应垂直河流。在河道转弯处的断面方向线应与河道流向垂直。断面方向线与导线边组成的夹角,可以根据实地情况在现场测定,以便在图上标出横断面的方向。
2 水上部分的断面测量
如图2(a)是断面桩0+300处水上部分横断面测量的示意图。根据横断面桩的高程,用水准测量的方法,测量横断面上各地面变化点的高程,计算的视线高程和测点高程列于相应的记录表格上。测点至断面桩的距离可用视距法或皮尺丈量。如果所测距离为各测点的间距。还应归算各测点至断面桩的距离,即起点距。
3 水下部分的横面测量
在横断面上进行水深测量时,可用断面索法或极坐标法定位,图3是用断面索法测量的示意图。
4 横断面图的绘制
根据横断面测量的资料,即可绘制横断面图。横断面图一般绘制在毫米方格纸上,横轴所注记的数字表示与断面桩的距离,纵轴所注记的数字表示高程。图2是根据横断面测量的实测记录绘制的横断面图。河道横断面图的纵向比例尺要比横向比例尺大,一般纵向(高程)用1:100或1:200,横向(距离)用1:1000或1:2000。在横断面图上应画上最高洪水位和实测水位,供设计时参考。
图2横断面测量示意图
图3河道横断面图的绘制
三河道纵断面的测绘
旧河道的纵断面图要反映河底最深点的变化情况,它是设计河底坡度和计算工程量的一项重要资料。河底最深点可在横断面图上求得,有了这些最深点的高程,便可展绘成纵断面图,如图4所示。
图4河道纵断面图的绘制
河道纵断面图通常是绘在毫米方格纸上,纵向表示高程,其比例尺为1:100~1:1000;横向表示距离,其比例尺一般为1:500~1:5000。绘图时,先在横向按比例绘出各断面桩的位置,再根据各断面上河底最深点高程在图的纵向上按比例标示出来,将其连成折线,即为河道纵向河底线。然后再根据设计的要求绘出设计河底线。有了实测河底高程和设计河底高程,便可计算各断面桩的挖土深度。根据挖土深度,就可以在横断面图上绘出开挖断面。然后进行土方量计算。在纵断面图上要画出实测水位、最高洪水位、堤顶高程以及设计堤顶高程等。
参考文献
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